基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的分布式高效量化檢測方法的研究.pdf

1、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)（Wireless Sensor Networks，WSN）能夠協(xié)作地對感興趣的目標(biāo)進(jìn)行全天時、全天候地監(jiān)測、感知和信息采集，將采集到的信息進(jìn)行預(yù)處理后傳送到需要這些信息的用戶。近年來因其巨大的應(yīng)用價值引起了軍界和工業(yè)界的廣泛關(guān)注。隨著頻譜資源稀缺問題日益凸顯以及無線傳感技術(shù)的廣泛應(yīng)用，簡單高效的分布式檢測方法顯得尤為重要。
　　本論文主要研究了WSN背景下的分布式檢測問題中的兩個基本方面，位置參數(shù)和尺度參數(shù)的檢測問

2、題。針對WSN中發(fā)射功率和傳輸帶寬的限制，在局部傳感器節(jié)點(diǎn)處采用量化的方法對數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，結(jié)合廣義似然比檢測（Generalized Likelihood Ratio Test，GLRT）技術(shù)和量化技術(shù)各自優(yōu)勢，對傳輸信道建模、檢測器設(shè)計、量化閾值優(yōu)化以及非線性非凸優(yōu)化問題的求解等方面的問題進(jìn)行研究，提出了基于局部量化觀測的分布式GLRT檢測方法，以期達(dá)到降低傳輸數(shù)據(jù)冗余和改善系統(tǒng)的性能的目的，為今后分布式檢測系統(tǒng)的改進(jìn)、功能的完善提

3、供了理論基礎(chǔ)。通過相關(guān)理論研究及實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析，對論文取得的一些階段性成果歸納如下：
　　1．基于局部多比特量化的GLRT檢測方法的研究
　　無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中存在發(fā)射功率和傳輸帶寬的限制，而學(xué)術(shù)界多采用在傳感器節(jié)點(diǎn)使用一比特均勻量化器來對觀測數(shù)據(jù)進(jìn)行壓縮。詳細(xì)分析了量化對系統(tǒng)性能的影響，指出采用一比特均勻量化方法在大幅降低傳輸信息冗余的同時，系統(tǒng)性能也大大降低。在此基礎(chǔ)上，本論文對位置參數(shù)的檢測問題進(jìn)行研究，提出了一種基于局部

4、多比特量化的分布式GLRT檢測方法?？梢栽谶m當(dāng)增加系統(tǒng)復(fù)雜度和運(yùn)算量的前提下提高系統(tǒng)檢測性能，同時還能獲得較高的估計精度，有較強(qiáng)的工程應(yīng)用價值。
　　2．基于量化觀測的分布式尺度參數(shù)檢測方法
　　通過對尺度參數(shù)檢測下二元假設(shè)模型進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，一比特均勻量化失效。相較于規(guī)則量化結(jié)構(gòu)，局部傳感器節(jié)點(diǎn)選擇非規(guī)則量化結(jié)構(gòu)更加適合尺度參數(shù)檢測問題。在此基礎(chǔ)上，本文提出了一種基于局部非規(guī)則量化的分布式檢測方法。通過理論分析和仿真實(shí)驗(yàn)的角

5、度，指出該量化方法適用于尺度參數(shù)的檢測問題，在降低傳輸數(shù)據(jù)冗余的同時獲得了更優(yōu)的系統(tǒng)性能。
　　3．基于自適應(yīng)量化的分布式尺度參數(shù)檢測方法
　　分析了上述提出的基于非規(guī)則量化的檢測方法，指出量化閾值優(yōu)化需要知道傳輸信道差錯轉(zhuǎn)移概率的先驗(yàn)信息，而實(shí)際中是未知的。而提出方法比較容易受到傳輸信道估計誤差的影響。因此，本文以非規(guī)則量化結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)，提出了基于自適應(yīng)量化的分布式檢測方法，使傳感器節(jié)點(diǎn)通過共享信息能夠逐漸估計出最佳量化閾值